Puolet taloudellisesti järkevästi hyödynnettävästä hukkalämmöstä syntyy erilaisten teollisuusprosessien yhteydessä.

Hukkalämpöä syntyy Suomessa vuosittain vajaat 127 terawattituntia. Määrä on melkoinen. Sitä voi verrata Suomen vuotuiseen sähkönkäyttöön, joka oli 86 terawattituntia vuonna 2019.

Suurin osa hukkalämmöistä lämmittää tällä hetkellä harakoiden varpaita. Hyötykäyttöön hukkalämmöistä päätyy vain vajaat kolme terawattituntia. Hukkalämpöjen luontevin käyttökohde on kaukolämpöverkko — suomalainen kaukolämpöjärjestelmä on kuin räätälöity tätä tarkoitusta varten.

— Hukkalämpöpotentiaalista vain osa voidaan ottaa hyötykäyttöön. Hyödyntämiseen vaikuttavat taloudellinen kannattavuus ja hukkalämpölähteiden sijainti, toteaa asiaa tutkinut Jenni Patronen.

AFRY ÅF Pöyryn tekemän kartoituksen mukaan taloudellisesti hyödynnettävissä oleva hukkalämpöpotentiaali on tällä hetkellä vähän yli 35 terawattituntia. Tästäkin noin 16 terawattituntia syntyy Loviisan ydinvoimalaitoksen lämpimistä lauhdevesistä. Muiden ydinvoimalaitosten lauhdevesiä ei ole laskettu potentiaalin mukaan, koska laitosten lähellä ei ole riittävän suuria käyttökohteita.

Loviisan ydinvoimalaitoksen hukkalämpöjen hyödyntämistä pidetään kuitenkin epärealistisena. Asia ei näy millään tavalla Helsingissä vaikuttavan Helen Oy:n tulevaisuuden suunnitelmissa.

Lisääntyykö polttaminen?

Energiantuotannossa hiilidioksidipäästöjen vähentäminen keskittyy tällä hetkellä kaukolämmön tuotannon päästöjen leikkaamiseen. Vasta noin puolet Suomessa tuotetusta kaukolämmöstä on ilmastomuutoksen kannalta puhdasta — toinen puolisko pitäisi vielä puhdistaa. Hukkalämpöjen hyödyntämisellä on kokonaisuudessa tärkeä rooli, vaikka se ei yksin ratkaise ongelmaa.

— Biomassojen polttaminen kasvaa entisestään, jos hukkalämpöjen nykyistä paremmassa hyödyntämisessä tai geotermisen lämmön kaupallistamisessa ei onnistuta, Patronen toteaa.

— Ympäristön kannalta kestävästi tuotetun biomassan määrä on rajallinen. Lisäksi polttamiseen perustuvan energiantuotannon hyväksyttävyys voi ajan myötä muuttua, vaikka ei käytettäisikään fossiilisia polttoaineita.

Lisäksi Patronen huomauttaa, että biomassojen käyttö kasvaa joka tapauksessa "merkittävästi", vaikka itse polttamiseen perustuva energiantuotanto vähenisi.

Biomassojen kysynnän kasvu nostaa myös biopolttoaineiden hintaa. Toisaalta jo biomassojen käyttöön tehdyt tuoreet investoinnit voivat hillitä energiayhtiön haluja investoida laajamittaisesti hukkalämpöjen käyttöön, vaikka sitä olisikin tarjolla.

Siksi Patronen pohtii, pitäisikö biomassojen käyttöä pohtia entistä tarkemmin ja jättää käyttö niille, jotka saisivat niiden käytöstä irti suuremman taloudellisen hyödyn.

— Hukkalämpöjen hyödyntäminen on usein taloudellisesti kannattavaa, mutta riskit on silti syytä arvioida tarkasti, toteaa AFRY ÅF Pöyryn asiantuntija Jenni Patronen. Patronen esiintyi WEC Finland ry:n webinaarissa.

Kohtaavatko tarjonta ja kysyntä?

Hukkalämpöjä on tarjolla vain silloin, kun jonkun prosessin sivutuotteena syntyy lämpöä. Tämä tapahtuu yleensä täysin riippumatta kaukolämmityksen tarpeesta. Teollisuuden hukkalämpöjen syntyyn vaikuttavat myös teollisuustoimialan suhdanteet ja yksittäisten teollisuusyritysten kannattavuus. Kun koneet käyvät täysillä ja teollisuustuotteille on kysyntää, syntyy sivutuotteena paljon hukkalämpöä — ja päinvastoin.

— Teollisuuden hukkalämpöjen hyödyntäminen sisältää aina riskin siitä, että teollisuusyritys lopettaa toimintansa lyhyellä varoitusajalla. Tätä voi olla vaikea ennakoida ja tätä varten kaukolämpöyritys tarvitsee varasuunnitelman, jolla menetys voitaisiin korvata, Patronen sanoo.

Hukkalämpöjen tarjonta voi ajoittua myös väärään vuodenaikaan. Esimerkiksi kesällä kaukolämpöä ei tarvita kuin hitunen — talven ja kesän välisen lämmöntarpeen ero voi olla kymmenkertainen. Tällöin ei auta muu kuin varastoida kesän lämpö akkuihin tai syvälle maahan porattuihin lämpökaivoihin. Niiden rakentaminen taas vaikuttaa hukkalämpöjen hyödyntämisen hintaan.

Missä kaukolämpöverkko sijaitsee maantieteellisesti ja kuinka kaukana hukkalämpöä tuottavat kohteet ovat — tämä on yksi peruskysymyksistä. Etäisyydellä on hintansa. Myös tarjolla olevan hukkalämmön lämpötila vaikuttaa sen hyödynnettävyyteen.

Esimerkiksi ydinvoimalaitokset ovat kaukana asutuksesta. Pitkän putken rakentaminen asutuskeskusten kaukolämpöverkon kylkeen on niin kallista, että lämmölle pitäisi löytyä suuri määrä käyttäjiä.

Parhaimmillaan kaukolämpöveden lämpötila on runkoverkossa 115 astetta, mutta hukkalämmön lämpötila vain 40 astetta. Tällaisessa tapauksessa hukkalämmön lämpötilaa on nostettava — taas yksi kustannuksia aiheuttava tekijä. Tosin tulevaisuudessa kaukolämpöverkkoon kytkettyjen kiinteistöjen energiatehokkuuden arvellaan parantuvan niin paljon, että kaukolämpölämmitys onnistuu alhaisemmillakin lämpötiloilla.

Monet tekijät vaikuttavat

Yleisesti ottaen hukkalämpöjen hyödyntäminen kaukolämpöverkoissa on kannattavaa. Tästä huolimatta asian toteuttaminen käytännössä ei ole aina helppoa tai yksinkertaista. Kannattavuuteen vaikuttaa niin monta seikkaa, että taskulaskimen kanssa saa olla tarkkana.

Muiden tarjolla olevien vaihtoehtoisten ratkaisujen hintakehitys joko parantaa tai heikentää hukkalämpövaihtoehdon kannattavuutta. Tässä kokonaisuudessa tärkeimpiä ovat sähkön ja biomassan hinta. Hukkalämmön käytön kanssa kilpailee esimerkiksi halpa tuulisähkö, jonka avulla lämpöä voidaan tuottaa lämpövarastoihin.

Biomassaa käyttävä lämpökeskus on myös kilpailija. Silloin pitäisi osata arvioida biomassan hintakehitystä, biomassojen saatavuutta ja polttamisen yhteiskunnallista hyväksyttävyyttä. Suhtautuminen polttamiseen voi muuttua, vaikka ei käytettäisikään fossiilisia energiaraaka-aineita. Hiilidioksidin talteenottotekniikoiden kaupallistuminen ja yleistyminen voivat kuitenkin vahvistaa erityisesti biopolttoaineiden käytön asemaa.

Sähkömarkkinoillakin voi tapahtua yllätyksiä, jotka vaikuttavat hukkalämpöjen hyödyntämiseen. Hukkalämpöjen käyttö voi perustua esimerkiksi sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitosten lämpimiin savukaasuihin. Mitä tapahtuu silloin, jos yhteistuotantolaitoksen jauhaman sähkön markkina-arvo romahtaa — se voi johtaa pahimmillaan laitoksen sulkemiseen, jolloin tarjolla ei ole enää savukaasuista imuroitavaa hukkalämpöä.

— Jos riskit ovat yksittäisen toimijan kannalta liian suuria, niin voitaisiinko niitä helpottaa yhteiskunnan taholta, Patronen kysyy.

Riskeistä huolimatta hukkalämpöjen nykyistä voimakkaampi hyödyntäminen on Patrosen mielestä taloudellisesti kannattavin lämmitysskenaario Suomessa.

KAINALOSSA

Kunhan kaikkien edut kohtaavat

Kansakunnan kannalta hiilidioksidipäästöjä on vähennettävä reippaasti. Tähän Suomea velvoittavat Pariisin ilmastosopimus ja Euroopan unioni sitoumukset. Näyttää vahvasti siltä, että Suomi ei saavuta hiilineutraalia olotilaa, mikäli fossiilisten energiaraaka-aineiden ja turpeen polttamista ei vähennetä lämmöntuotannossa. Yksi rikka rokassa ja vähennyspuuhassa on hukkalämpöjen parempi hyödyntäminen. AFRY ÅF Pöyryn tekemän selvityksen mukaan hukkalämmöt ovat sitä paitsi yhteiskunnan kannalta kustannustehokas tapa vähentää hiilidioksidipäästöjä. Asiaa koskeva selvitys on tehty työ- ja elinkeinoministeriön toimeksiannosta.

Entä minkälainen on hukkalämpöjä tuottavan yrityksen asema kuviossa? Oleellisinta teollisuuslaitokselle, konesalin omistajalle tai vaikka sementtitehtaalle on saavuttaa omat hiilineutraalisuus- ja energiatehokkuustavoitteet. Jos tämä tapahtuu osittain hyödyntämällä hukkalämpöjä paikallisen energiayhtiön kanssa, niin molemmat voittavat. Investoinneille pitäisi kuitenkin saada kaikissa olosuhteissa mahdollisimman lyhyt takaisinmaksuaika.

Energiayhtiö tai kaukolämpöyritys on kokonaisuuden kolmas osapuoli. Kaukolämpöyhtiön kannalta ihanteellista olisi, jos tarjolla olisi sellaista hukkalämpöä, joka sopisi mahdollisimman hyvin yhtiön nykyiseen lämmöntuotantorakenteeseen. Kynnys tarttua tarjottuihin lämpökuormiin on alhainen, jos sitä varten ei tarvitse investoida suuria summia rahaa.

Kaukolämpöyrityksen on aina pidettävä mielessä asiakkaidensa tarpeen. Yhtiö on vastuussa siitä, että kiinteistöt pysyvät lämpiminä kaikissa olosuhteissa. Siksi toimitusvarmuutta on arvioitava erityisen tarkkaan, kun hukkalämpöjen käyttö kasvaa.

AFRYn selvityksen mukaan hukkalämpöjen tehokkaampi hyödyntäminen on kuitenkin kaikkien etu. Tältä osin homma on tekemistä vaille valmis.

teksti Petri Sallinen / kuva Scanstockphoto